Ficha Técnica do Display LED LTC-4624JR - Altura do Dígito 0,4 Polegadas - Vermelho Super (631nm) - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-4624JR é um módulo compacto e de alto desempenho para display LED de sete segmentos e três dígitos. A sua aplicação principal é em equipamentos eletrónicos que necessitam de leituras numéricas claras e brilhantes, tais como instrumentos de teste, painéis de controlo industrial, terminais de ponto de venda e eletrodomésticos. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização da tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os chips LED, o que proporciona uma eficiência luminosa e pureza de cor superiores no espectro vermelho, comparativamente a tecnologias mais antigas como o GaAsP. Isto resulta numa excelente aparência dos caracteres, com alto brilho e contraste, tornando os dígitos facilmente legíveis mesmo sob diversas condições de iluminação ambiente. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, permitindo uma correspondência de brilho consistente em aplicações com múltiplos displays.

1.1 Características Principais e Descrição do Dispositivo

O display apresenta várias características notáveis que contribuem para a sua fiabilidade e desempenho. Possui uma altura de dígito de 0,4 polegadas (10,0mm), proporcionando um bom equilíbrio entre tamanho e legibilidade. Os segmentos são contínuos e uniformes, garantindo uma aparência limpa e profissional. Opera com um baixo requisito de energia, melhorando a eficiência energética. A construção de estado sólido oferece alta fiabilidade e longa vida operacional. Além disso, o encapsulamento é isento de chumbo, cumprindo as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-o adequado para a fabricação eletrónica moderna.

O número de peça específico, LTC-4624JR, denota um dispositivo com chips LED AlInGaP Vermelho Super dispostos numa configuração de cátodo comum multiplexado. Inclui um ponto decimal à direita para cada dígito. O design visual apresenta uma face cinza com segmentos brancos, o que maximiza o contraste e melhora a legibilidade.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Valores Absolutos Máximos

Compreender os valores absolutos máximos é crucial para garantir a fiabilidade a longo prazo do display. Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente. A dissipação de potência por segmento é classificada em 70 mW. A corrente direta de pico por segmento é de 90 mA, mas isto só é permitido em condições de pulso específicas: um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1ms. A corrente direta contínua por segmento é de 25 mA a 25°C, e é reduzida linearmente a uma taxa de 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta redução é essencial para a gestão térmica. O dispositivo é classificado para uma gama de temperatura de operação e armazenamento de -35°C a +85°C. A condição de reflow de soldadura é especificada como 260°C durante 3 segundos a uma distância de 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento do componente na PCB.

2.2 Características Elétricas e Óticas

As características elétricas e óticas são medidas a uma temperatura ambiente padrão de 25°C. A intensidade luminosa média (Iv) varia de um mínimo de 200 µcd a um valor típico de 650 µcd a uma corrente direta (IF) de 1 mA. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente 639 nm, e o comprimento de onda dominante (λd) é 631 nm a IF=20mA, colocando-o firmemente na região da cor vermelho super. A meia-largura da linha espectral (Δλ) é de 20 nm, indicando uma cor relativamente pura. A tensão direta (VF) por chip LED está entre 2,0V (mín.) e 2,6V (máx.) a 20mA. A corrente reversa (IR) por segmento tem um máximo de 100 µA a uma tensão reversa (VR) de 5V. É de extrema importância notar que esta classificação de tensão reversa é apenas para fins de teste; a operação contínua sob polarização reversa deve ser evitada no circuito de aplicação. A relação de correspondência de intensidade luminosa entre segmentos numa área de luz semelhante é de 2:1 no máximo, garantindo uniformidade visual. Notas adicionais especificam que a interferência entre segmentos deve ser ≤2,5% e a tolerância da tensão direta é de ±0,1V.

3. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

O display é fornecido num formato padrão DIP (Dual In-line Package) de orifício passante. As dimensões do encapsulamento são detalhadas na ficha técnica com todas as medidas em milímetros. As tolerâncias-chave incluem ±0,25mm para a maioria das dimensões e uma tolerância de desvio da ponta do pino de ±0,4mm. Notas de controlo de qualidade especificam limites para material estranho nos segmentos (≤10mil), curvatura do refletor (≤1% do comprimento), bolhas nos segmentos (≤10mil) e contaminação por tinta na superfície (≤20mil). Para o design da PCB, é recomendado um diâmetro de furo de 1,0mm para os terminais.

3.1 Ligação dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo tem uma configuração de 14 pinos, embora nem todas as posições estejam ocupadas. Utiliza uma arquitetura de cátodo comum multiplexado. O diagrama do circuito interno mostra que cada um dos três dígitos partilha a sua ligação de ânodo (ânodo comum para os dígitos 1, 2 e 3 nos pinos 1, 5 e 7, respetivamente). Os cátodos dos segmentos (A-G e DP) estão ligados através dos dígitos. Além disso, existem cátodos separados para os LEDs do lado direito (L1, L2, L3) que partilham um ânodo comum no pino 14. Este esquema de multiplexação reduz o número de pinos de controlo necessários de 24 (3 dígitos * 8 segmentos) para 14, simplificando o circuito de interface. A disposição dos pinos é a seguinte: Pino 1: Ânodo Comum Dígito 1; Pino 2: Cátodo E; Pino 3: Cátodo C, L3; Pino 4: Cátodo D; Pino 5: Ânodo Comum Dígito 2; Pino 6: Cátodo DP; Pino 7: Ânodo Comum Dígito 3; Pino 8: Cátodo G; Pinos 9,10,13: Sem Ligação; Pino 11: Cátodo B, L2; Pino 12: Cátodo A, L1; Pino 14: Ânodo Comum L1,L2,L3; Pino 15: Cátodo F.

4. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Design

4.1 Acionamento e Design do Circuito

Para um desempenho e longevidade ótimos, várias precauções de aplicação devem ser observadas. O display destina-se a equipamentos eletrónicos comuns. É fortemente recomendado o uso de um método de acionamento por corrente constante em vez de acionamento por tensão constante. Isto garante uma saída luminosa consistente, independentemente das variações na tensão direta (VF) de chips LED individuais dentro do display. O circuito de acionamento deve ser projetado para acomodar toda a gama de VF (2,0V a 2,6V) para garantir que a corrente de acionamento pretendida seja sempre fornecida. O circuito também deve incorporar proteção contra tensões reversas e picos de tensão transitórios durante a ligação ou desligamento da alimentação, uma vez que a polarização reversa pode causar migração de metal e levar a um aumento de fugas ou curto-circuitos. A corrente de operação segura deve ser reduzida com base na temperatura ambiente máxima esperada na aplicação final, utilizando o fator de redução de 0,33 mA/°C dos valores absolutos máximos.

4.2 Considerações Térmicas e Ambientais

Exceder a corrente de operação ou temperatura recomendada pode levar a uma degradação severa da saída de luz ou a uma falha prematura. Os projetistas devem garantir uma dissipação de calor adequada na aplicação. Mudanças rápidas na temperatura ambiente, especialmente em ambientes de alta humidade, devem ser evitadas, pois podem causar condensação no display, potencialmente levando a problemas elétricos ou óticos. O stress mecânico no corpo do display deve ser evitado durante a montagem; ferramentas ou métodos inadequados não devem ser utilizados.

4.3 Notas de Montagem e Interface

Se for utilizada uma película decorativa ou sobreposição, esta é normalmente fixada com adesivo sensível à pressão. Não é recomendado deixar o lado desta película em contacto próximo com um painel frontal ou tampa, pois a força externa pode causar o seu deslocamento. Para aplicações que utilizam dois ou mais displays num conjunto, recomenda-se a utilização de displays do mesmo código BIN de intensidade luminosa para evitar diferenças notáveis no brilho (desuniformidade de tonalidade). Se o produto final exigir que o display seja submetido a testes de queda ou vibração, as condições específicas do teste devem ser avaliadas antecipadamente.

5. Armazenamento e Manuseamento

O armazenamento adequado é essencial para manter a soldabilidade e o desempenho. As condições de armazenamento recomendadas para o display LED na sua embalagem original são uma temperatura entre 5°C e 30°C e uma humidade relativa abaixo de 60% RH. O armazenamento fora destas condições pode levar à oxidação dos terminais do componente. É aconselhado consumir o inventário prontamente e evitar o armazenamento a longo prazo de grandes quantidades. Se o saco de barreira à humidade tiver sido aberto por mais de seis meses, recomenda-se um processo de "baking" a 60°C durante 48 horas antes da montagem, devendo a montagem ser concluída dentro de uma semana após o "baking".

6. Curvas de Desempenho e Sistema de Binning

A ficha técnica referencia curvas típicas de características elétricas/óticas, que normalmente ilustrariam a relação entre a corrente direta (IF) e a intensidade luminosa (Iv), a tensão direta (VF) vs. temperatura e a distribuição espectral. Estas curvas são vitais para os projetistas preverem o desempenho em condições não padrão. O dispositivo é categorizado ("binned") por intensidade luminosa. Isto significa que as unidades são testadas e agrupadas com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste padrão. A utilização de displays do mesmo "bin" numa aplicação com múltiplas unidades garante consistência visual. Embora o excerto do PDF não detalhe o "binning" por comprimento de onda ou tensão, as especificações apertadas no comprimento de onda dominante (631nm) e na tolerância da tensão direta (±0,1V) proporcionam inerentemente um alto grau de uniformidade.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LTC-4624JR reside na utilização da tecnologia AlInGaP para os LEDs vermelhos. Comparativamente aos LEDs vermelhos mais antigos de GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando num maior brilho para a mesma corrente de acionamento, ou brilho equivalente com menor potência. Também proporciona uma cor vermelha mais saturada e pura (comprimento de onda dominante ~631nm) comparativamente ao tom frequentemente alaranjado-vermelho do GaAsP. O design de cátodo comum multiplexado oferece uma interface eficiente em termos de pinos comparativamente a displays de acionamento estático, reduzindo os requisitos de I/O do microcontrolador ou do CI de acionamento. A face cinza com segmentos brancos é uma escolha de design que melhora o contraste, tornando-a preferível em relação a esquemas de cores totalmente vermelhos ou de baixo contraste em muitas aplicações.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a finalidade dos pinos "L1, L2, L3" mencionados na disposição dos pinos?

R: Estes são pinos de cátodo para LEDs adicionais, provavelmente posicionados no lado direito de cada dígito (por exemplo, para dois pontos num display de relógio ou outros indicadores). Eles partilham um ânodo comum no pino 14 e podem ser controlados independentemente dos dígitos de sete segmentos.

P: Posso acionar este display com um microcontrolador de 5V usando resistências limitadoras de corrente?

R: Sim, mas é necessário um cálculo cuidadoso. Assumindo uma VF de 2,6V (máx.) e uma IF desejada de 20mA, a resistência em série necessária seria R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Deve garantir que o pino do microcontrolador pode drenar ou fornecer a corrente multiplexada necessária. Um CI de acionamento dedicado (como um MAX7219 ou HT16K33) é frequentemente uma solução mais robusta.

P: A corrente contínua máxima absoluta é de 25 mA a 25°C, mas é reduzida. Que corrente devo usar para uma operação fiável a 50°C?

R: Usando o fator de redução de 0,33 mA/°C: Aumento de temperatura = 50°C - 25°C = 25°C. Redução de corrente = 25°C * 0,33 mA/°C = 8,25 mA. Portanto, a corrente contínua máxima recomendada a 50°C é 25 mA - 8,25 mA =16,75 mA. Operar a ou abaixo desta corrente garante fiabilidade.

P: Por que razão a polarização reversa é tão fortemente desaconselhada?

R: A aplicação de uma tensão reversa (mesmo os 5V usados para o teste de IR) pode causar eletromigração de átomos de metal dentro da junção semicondutora. Com o tempo, isto pode criar caminhos condutores, levando a um aumento da corrente de fuga ou a um curto-circuito permanente, tornando o segmento inoperante.

9. Princípio de Funcionamento

Um display de sete segmentos é um conjunto de sete barras LED (segmentos A a G) dispostas num padrão de figura "8", mais um LED adicional para um ponto decimal (DP). Ao iluminar seletivamente combinações específicas destes segmentos, todos os dígitos decimais (0-9) e algumas letras podem ser formados. O LTC-4624JR integra três desses conjuntos de dígitos num único encapsulamento. Utiliza um design de cátodo comum multiplexado. Neste esquema, todos os ânodos para o mesmo segmento em diferentes dígitos estão ligados internamente. Os cátodos para cada dígito são separados. Para exibir um número, o microcontrolador ativa (coloca em nível alto) os ânodos para os segmentos que devem estar acesos para o caráter desejado em todos os dígitos. Em seguida, liga à terra (coloca em nível baixo) o cátodo do dígito específico onde esse caráter deve aparecer. Este processo é repetido rapidamente para cada dígito (tipicamente a uma frequência >100Hz). Devido à persistência da visão, os três dígitos parecem estar acesos simultânea e continuamente. Este método reduz drasticamente o número de linhas de controlo necessárias em comparação com a ligação individual de cada um dos 24 segmentos (3 dígitos * 8 segmentos).

10. Tendências e Contexto de Desenvolvimento

O LTC-4624JR representa uma tecnologia madura e fiável para displays numéricos de orifício passante. A tendência mais ampla na tecnologia de displays está a mover-se para encapsulamentos de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, maior densidade e perfis mais finos. Para displays de sete segmentos, isto significa encapsulamentos como LEDs SMD numa PCB flexível ou designs de chip-on-board (COB). Existe também um impulso contínuo para materiais LED de maior eficiência, sendo o AlInGaP um padrão para vermelho/laranja/amarelo e o InGaN para azul/verde/branco. Embora os OLEDs e LCDs de matriz de pontos ofereçam mais flexibilidade gráfica, os displays LED de sete segmentos permanecem dominantes em aplicações onde alto brilho, amplos ângulos de visão, tolerância extrema à temperatura e leituras digitais simples são primordiais, como em equipamentos industriais, automóveis e ao ar livre. Os princípios de multiplexação e acionamento por corrente constante discutidos para este dispositivo permanecem fundamentais para a interface com a maioria dos displays LED multidígitos modernos, independentemente do tipo de encapsulamento.